JP2017509485A - 滑面、曲面、及びモジュール面の加工及び清掃用飛翔ロボット - Google Patents

Abstract

飛翔ロボットは、滑面又は曲面の大きな配列間隔を、手動で転置することを必要とせずに射程内に入れることができる。これにより人的必要が減少し、大きな面、例えば太陽光発電所をフルオートメーションで整備することが可能になる。飛翔ロボットは、少なくとも２個の回転翼からなるドライブユニットにより構成され、清掃モジュールを備える。これはブラシを備え、一方の側に太陽電池を、反対側には電力消費用電極を備える。飛翔ロボットは、太陽光発電所での太陽光又は光反射を用いた使用に適している。清掃モジュールの形態により、飛翔ロボットは自身で太陽光を用いて充電又は電極を通した急速充電ができる。【選択図】 図２

Description

本発明は、滑面、曲面、及びモジュール面の加工及び清掃用飛翔ロボットに関する。

ソーラーパネルや平面又は曲面ミラーの汚染によって、物理的影響から太陽光発電所が過度のエネルギーロスを被ることがある。ガラスファサードやソーラーモジュールの清掃用ロボットを設置することが周知である。これらは重く、表面に大きな力をかける。吸着パッド又はホイールドライブからなる精巧なメカニズムがアクチュエータを構成し、機械装置に作動する。

乾燥地域では、石英を有しガラスと同じ原料を含有するソーラーパネルは塵埃や砂で汚染される。ホイール又は吸引パッドを有するそのようなロボットが面上で動作すると、スクレーパが生じることがあり、大きい自重、ホイールの滑り、又は吸着パッドのシールリップの力に加えて、更に同様の硬度を有する砂とガラスという材料の組み合わせにより促進される。

移動速度が遅いと、高エネルギー消費量での長時間稼働や、処理又は清掃された面に関して多数の設置すべきロボットが必要である。

特にホイールドライブを有するロボット又は清掃装置は、モジュール又はミラーのタイプやメーカーによって寸法が異なるため、ハードウエア及びソフトウエアに関して個別に、使用されるソーラーパネルの大きさに適合させる必要がある。

ホイールドライブは実際、更に確固としてソーラーパネルの傾角において大きく制限される。変更又は操作可能なモジュール間隔は同様にメカニズムによって制限され、そのため部分オートメーション化のみ実現可能である。

ソーラーモジュールの他の組み合わせでの運転、例えば太陽光大型発電所の内部での運転では、モジュール配列の間隔が大きいため装置は通常手動で転置されることから、人件費が高くなる。

請求項１記載の発明の根底には、滑面、曲面、及びモジュール面、特に太陽光発電所を高度にオートメーション化して保護し、例えば砂や塵埃による汚染を除去して更なる加工を可能にするという課題がある。

この課題は、請求項１記載の特徴（場合によっては文字通りの特徴の引用）により解決される。

発明により得られる有利な点は、速い移動速度によって、面をより早く、はるかに少ない数の装置及び低エネルギー消費量で加工することができることにある。飛翔することにより、ロボットは僅か及び大きい距離を射程に入れることができ、機動性やそれによるオートメーション度合が向上する。

清掃モジュール及びセンサを、相対的にドローンに対して及び滑面や曲面に対して平行に主動的にアップデートし、又は機械的ロック装置により整列させることができる。面から離れたところでサポートが生成されるため、清掃モジュール以外に面上で機械的に作用するアクチュエータは存在しない。

清掃モジュールにかかる力を算定するセンサにより、間隔を、距離測定用センサと関連してもソーラーモジュールに最適化することができる。清掃動作において構築された、清掃ヘッドにかかる力の受容により、面に関する手続及び位置決定に必要なエネルギーが減少する。

清掃ヘッドが、取り付けられたフレームに向かってドローンに対して動くことで、ロボットにおいて自身を清掃し、例えばブラシの汚れを落とすことができる。この方法で、例えば清掃モジュールに追加されるアクチュエータ、及び重量は、例えば運転期間に有利になるように節減されるが、それは汚れを落とすために、既に存在するドライブを使用することができるからである。

更に、コンパクトな構成及び低重量により、太陽光大型発電所において業務スタッフがロボットを使用する際の高い機動性を可能にする。移動時に起こる方向転換、又は定義された間隔を維持した面上の素早い動きにより、面の汚れが除去される。

発明の有利な一形態が請求項２に記載されている。請求項２に記載の更なる発展形態により、駐機位置にロボットを太陽光か、サポート又は清掃モジュールの電極の充電スタンドを利用して着地させるように、清掃モジュールを設置することが可能になる。

コイルとしての電極の、誘導を用いた充電用形態により更なるロボットの耐候性形態が可能になるのは、これらの電極がカバーの後方で露出する必要がないからである。そのようなカバー上に追加された露出電極は、更に冗長的にエネルギー効率の良い通電及び充電を可能にする。

ロボットの機動性により、清掃ヘッドに統合された太陽電池と関連して、太陽光が最も大きい駐機位置を決定するのに最適な配列が算出される。

機械的構成における制約やサポートを有するフレームを除去することで更に重量が減少し、太陽の方を向く太陽電池を有する飛翔ロボットが降下するに従い、着地位置の決定はそれに応じて影響を受ける。

スマートフォンの受容器の方法は、飛翔ロボットの舵取りを、場合によってはその接続性を含めて、スマートフォンに組み入れることを可能にする。更なる周辺部に取付け具を備える清掃モジュールは、場合によっては、存在する周辺部及びインフラ用の清掃モジュールを別途獲得する助けになる。

発明の実施形態を図面において例示し、以下詳細に説明する。
実行外の清掃モジュールを有するロボット（１）の背面図 実行中の清掃モジュールを有するロボットの側面図 実行外の清掃モジュールを有するロボットの下面図

ロボット（１）は、清掃モジュール（６）を有する２本のシャフト（４）にモータを有する回転ドライブ（３）を介してドローン（６）を備える。ドローンは２個、３個、４個、５個、６個等の回転翼を備える。本実施形態では、４個の回転翼を有するドローンが選択されている（図３）。

開始位置では、サポートフレーム（１２）を有する飛翔ロボットはベース上に位置し、清掃モジュールが回転ドライブを介して水平方向に折り畳まれている。そして、その露出電極（１７）又は被覆誘導コイル（１０）を有する担持装置（１６）の裏側はベースに向けられている。機械的ロック装置（８）により、加工する面の角度に応じた平衡整列が可能になる。これは同様に回転ドライブを介しても可能だが、エネルギーの節約になる。更に、清掃ヘッドはサポートフレームに向かって回転することができ、これをそこで取り外し、例えばブラシ毛から砂を取り除くことを可能にする。

超音波センサ（９）は傾斜面との距離を測定し、スマートフォン（１３）やドローンの受容器のように、制御電子機器（１１）と電気的に接続される。ストレインゲージ（７）は、特に、プラグオン清掃ヘッド（１４）を通して導入され作用する力を受容するように配置され、制御電子機器に同様に供給する。清掃ヘッド（１４）はここでは担持装置のストリップブラシとして取付けられる。しかし、これは例えばスポンジ等としても構成可能である。

清掃モジュールの前側には大面積太陽電池（１５）が存在する。これらを太陽の駐機位置と一直線に並べることで、ドローンの蓄電池を最適に充電することができる。これにより、飛翔ロボットの範囲は全体として増加し、例えば地上スタンドとの往復運転が削減される。清掃モジュールの縦長の形態は更に風荷重を減少させる。

回転ドライブにより、清掃モジュールの清掃ヘッドが運転中にサポートフレームを越えて突き出し、加工する面に到達することが可能になる。

更に、これらは、清掃モジュールの整列をサポートし、ソーラーパネルが太陽へ向かって突出する好適な方向の着地位置をとる。清掃モジュールの太陽電池との組み合わせは日中の運転期間を延ばし、自給自足で長期間の使用を可能にする。

サポートフレームにおける清掃ヘッドによる清掃は、特に太陽光大型発電所において、フルオートメーション化されたエネルギー効率の良い運転を更にサポートする。スマートフォンの受容器は飛翔ロボットの接続性をサポートする。

誘導コイルと電極を地面に対して一直線に並べることにより誘導プレート上での着地が可能になり、飛翔ロボットによる急速充電の更に高い能力を引き出すことができる。市場に出回っているドローンは異なる地点で着地する機能を既に備えている。これは誘導プレートからなる充電装置を備えることで、ロボットをフルオートメーション化し自給自足で運転することができる。サポートフレーム（５）に電極を組み込むことで、例えば駐機位置を不正確にとったため担持装置の電極に供給されない場合、これにより追加的に冗長性と確実性が与えられる。

担持装置は異なるモジュール、例えばソーラーミラーに適合するように形成することができ、それにより飛翔ロボットを用いて同心円状のミラーも清掃することができる。

ドローンは、回転翼の変化する制御に基づいて、加工された面に対して全体として平行な清掃モジュールと自身を一直線に並べる能力を備えることで、ロック装置や回転ドライブを省略することができる。採用した清掃モジュールのドローンへの取付けにより好適な方向の着地をサポートし、ソーラーパネルを太陽に対して一直線に並べる。この運転方法により、更に重量と構成要素が節減される。

Claims (2)

1. 滑面、曲面、及びモジュール面の加工及び清掃用飛翔ロボットにおいて、特にソーラーモジュール、ソーラーリフレクタ、及びガラス用であって、
   前記飛翔ロボットは、複数の回転翼を有する飛翔体からなり、ドローンと称され、清掃モジュールと、ロック装置と、面に対する並進又は回転の位置決定及びアップデート用ドライブを備え、
   あらゆる任意の方向のサポート及び平衡位置の決定が前記ドローンによって生成され、
   清掃モジュールは、前記ドローンに取付けられ、清掃動作をサポートする力を機械的に受容し、
   前記清掃モジュールは、表面に対して定義される前記清掃モジュールを整列し、着地時の姿勢と整列に干渉する機械的ロック装置を備え、
   清掃モジュールは、異なって形成され交換可能な担持装置によって、面の湾曲に適合させることができ、
   前記ドローンは、フレームを備え、前記フレームに向かう方法で清掃モジュールを清掃し、
   前記清掃モジュール及び付属する前記サポートフレームは、前記ドローン、前記位置決定用ドライブ、前記ロック装置、充電スタンド、スマートフォン、他のロボット、又は自動装置と区別して接続されるために、取付け具を備え、
   ストレインゲージは、前記清掃モジュールに作用する力を把握し、
   別個の蓄電池は、蓄電池交換又は停電の間、前記飛翔ロボットに引き続き通電し、
   前記ドローンは、前記飛翔ロボットにおいて充分な揚力を発生させ、それにより前記清掃モジュール以外には触覚的に面上で作用するアクチュエータはなく、
   前記清掃モジュールは、スマートフォン用の受容器を備え、
   それぞれが前記清掃モジュールの端に向かって配置される距離測定用センサは、前記モジュール面に沿ったナビゲーションを可能にすることを特徴とする、飛翔ロボット。
2. 請求項１に記載の滑面、曲面、及びモジュール面の加工及び清掃用飛翔ロボットにおいて、
   前記清掃モジュールは、前記ドローンに対する並進又は回転手続用前記ドライブにより開始時には展開され、着陸時には前記ロボットをサポートしながら折り畳まれることができ、
   前記清掃モジュールは、その裏面に太陽電池を備え、前記太陽電池は展開状態において太陽光に向けられ、
   前記清掃モジュールは、その前面に電力消費用電極を備え、前記電極は展開状態において充電スタンドに向けられ、
   電極としての前記ロボットのサポートが構成され、
   前記清掃モジュールの電極又は誘導による充電用コイルとしてのサポートの電極が構成され、
   前記清掃モジュールのホイール、ブラシ、及びスポンジは力を受容し、生成されうる揚力を低下させることを特徴とする、飛翔ロボット。
   

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